Понятие файловой системы

Файловая система – это функциональная часть операционной системы, обеспечивающая хранение данных на дисках и доступ к ним.

Принцип организации файловой системы в семействах операционных систем МS-DOS и Windows – табличный. Поверхность диска рассматривается как трехмерная матрица, Измерениями которой являются номера поверхности, цилиндра и сектора. Данные о том, в каком месте диска записан тот или иной файл, хранятся в системной области диска в специальных таблицах размещения файлов (FAT-таблицах).

Файловая система определяет способы организации и средства обслуживания файловой структуры, преобразуя FAT-таблицы в иерархическую структуру для обеспечения быстрого и удобного доступа к данным, простого и понятного пользователю способа задания адреса данных Операции, выполняемые операционной системой по обслуживанию файловой структуры:

· создание файлов и присвоение им имен;

· создание каталогов (папок) и присвоение им имен;

· переименование файлов и каталогов (папок);

· копирование и перемещение файлов и каталогов (папок);

· удаление файлов и каталогов (папок);

· навигация по файловой структуре с целью доступа к заданному файлу, каталогу (папке);

· управление атрибутами файлов.

Для обеспечения удобного доступа к файлам файловая система позволяет объединять их в каталоги (папки).

Каталогом называется специальный файл, в котором регистрируются другие файлы и каталоги. Если файл зарегистрирован в каталоге, это означает, что в последнем содержатся вся характеризующая файл информация и сведения о том, в каком месте диска файл расположен. Сам же файл хранится как последовательность байт без каких-либо дополнительных справочных сведений.

Правила именования каталогов совпадают с правилами именования файлов, однако расширения практически не используются. Каталоги низких уровней вкладываются в каталоги более высоких уровней и являются для них вложенными. Верхним уровнем вложенности иерархической структуры является корневой каталог.

На каждом диске всегда имеется единственный корневой каталог (он именуется символом «\»), в который могут входить другие каталоги и файлы. Корневой каталог создается при форматировании (разметке) диска, хранится во вполне определенной области дисковой памяти, имеет ограниченный размер и не может быть удалён ни какими средствами. Пользователь не имеет возможности что-либо сделать с корневым каталогом, за исключением помещения в него файлов и других каталогов, а также удаления их из него.

Каждый каталог хранит свою файловую структуру, которая формируется по следующим правилам:

· каталог или файл может входить только в один каталог;

· допускается вхождение в различные каталоги каталогов и файлов с одинаковыми именами (но, конечно, не в один каталог);

· на порядок следования файлов и каталогов в каталоге никаких ограничений (за исключением корневого каталога системного диска) не накладывается;

· глубина вложенности каталогов не ограничивается.

В один каталог обычно объединяют группу файлов (каталогов), связанных между собой по какому-либо признаку, например файлы и каталоги одного владельца, функционально подобные файлы (каталоги), файлы, имеющие однотипное содержимое (тексты, исходные программы и т. п.).

С понятием файла и каталога в ОС связано понятие логического диска. Логический диск создается и управляется специальной программой, имеет уникальное имя в виде одной латинской буквы (например: С, D, Е, F и т. д.), может быть реализован на жестком и гибком дисках, на CD-RОМ, в оперативной памяти (электронный диск). На одном физическом диске может быть создано несколько логических дисков.

Способы обращения к файлу, группе файлов. Для обеспечения доступа к существующему файлу или определения места размещения файла в файловой структуре в общем случае требуется задать:

· имя привода, на котором установлен диск, содержащий искомый файл или предназначенный для размещения нового файла;

· путь к файлу по файловой структуре этого диска;

· составное имя файла (имя файла и расширение имени файла).

Данные сведения указываются в спецификации файла, которая имеет следующий синтаксис (структуру): [имя носителя]:[\маршрут\]имя_файла.[расширение].

Маршрут (путь) – это цепочка соподчинённых каталогов, которую надо пройти по иерархической структуре к каталогу, где зарегистрирован искомый файл. При задании пути имена каталогов записываются в порядке следования и отделяются друг от друга символом «\».

Здесь необязательные элементы заключены в квадратные скобки, так как операционная система хранит информацию о текущем диске в текущем каталоге.

ТЕХНОЛОГИЯ ОБРАБОТКИ ГРАФИЧЕСКОЙ ИНФОРМАЦИИ

Основы представления графической информации

Графика – наиболее общий способ визуального представления данных в компьютере, в котором объединяются текстовые данные и графические образы.

Графический редактор – это программный комплекс, обеспечивающий пользователя средствами для создания графических образов, картин, рисунков и даже мультипликации. Он позволяет рисовать на экране дисплея разными цветами с помощью пера, мыши и пр. Кроме того, графический редактор заботится о сохранности созданного изображения и удобстве работы с принтером, памятью и т. п.

Минимальный элемент изображения (или картинки) на экране дисплея называется пикселем (от англ. picture element – элемент изображения, сокращенно – pixel). Пиксель может храниться, адресоваться и показываться.

Как минимальный элемент изображения пиксель – это фактически точка на экране дисплея. Количество цветов, которые может отображать пиксель, называется глубиной пикселя. Она определяется длиной значения цвета. Например, при длине 4 бит пиксель может определять 16 цветов.

Элементарные объекты (треугольники, окружности и пр.), из которых создается изображение, получили название примитивов или графических примитивов (от англ. graphics primitive – графический примитив как графический элемент, из которого состоят графические объекты). Например, из треугольников или ломаной можно создать изображение горы. Чем больше графических примитивов будет просчитано, тем ближе к естественному восприятию будет изображение.

Имеется два способа, или формата, представления графического изображения на машинных носителях – растровая и векторная графика.

Растровая графика – способ представления изображения в виде набора точек. Каждая точка является элементом растра, ее описание хранится в специальных растровых файлах. Существует несколько форматов растровых файлов, например DIB (Device Independent Bitmap) – аппаратно-независимый растровый формат, используемый в Windows.

Векторная графика – это способ представления изображения как совокупности графических элементов (графических примитивов: отрезков, дуг и пр.), описанных любым способом, в том числе графическими командами. Графические команды хранятся в метафайлах, которые чаще всего представляются как файлы в двоичном коде, но могут иметь вид ASCII-текста.

Графические редакторы

Потребность ввода графиков, схем, диаграмм, рисунков в текст или документ вызвала необходимость создания графических процессоров. Графические процессоры представляют собой инструментальные средства, позволяющие создавать и модифицировать графические образы с использованием иллюстративной, коммерческой, научной и когнитивной графики.

Информационные технологии (ИТ) иллюстративной графики позволяют создавать иллюстрации для различных текстовых документов в виде регулярных структур – различных геометрических фигур (векторная графика). Процессоры, реализующие ИТ иллюстративной растровой графики, дают возможность пользователю выбрать толщину и цвет линий, палит­ру заливки, шрифт для записи и наложения текста, создавать разные графические образы, а также стирать или разрезать рисунок, перемещать его части. Эти средства реализованы в пакете Paint Brush. Существуют также ИТ, позволяющие просматривать изображения в режиме слайдов, спецэффектов и вживлять их (Corel DRAW, Storyboard, Animator, 3DStudio).

ИТ коммерческой или деловой графики обеспечивают отображение информации, хранящейся в табличных процессорах, БД и отдельных локальных файлах, в виде двух- или трехмерных графиков, круговой диаграммы, столбиковой гистограммы, линейных графиков и др. (Excel, FoxPro и т. д.).

ИТ научной графики предназначены для обслуживания задач оформления научных отчетов, содержащих математические, химические и прочие формулы, задач картографии и др.

Когнитивные компьютерные средства – это комплекс виртуальных устройств, программ и систем, реализующих комплексную обработку зрительной информации в виде образов, процессов, структур. Когнитивная графика позволяет представить в виде зрительных образов различные математические формулы и закономерности для доказательства сложных теорем, открывает новые возможности для познания законов функционирования сознания – этой наиболее сложной и сокровенной тайны мироздания. Средства когнитивной графики связаны со многими новейшими ИТ, включая гипертексты и мультимедиа.

Большинство графических процессоров удовлетворяет стандарту пользовательского интерфейса WIMP. Панель содержит меню действий, линейки инструментов и цветов. Линейка инструментов состоит из набора графических символов, требующихся для построения практически любого рисунка. Линейка цветов содержит цветовую гамму монитора ПК.

Графические редакторы-пакеты, предназначенные для обработки графической информации, подразделяют на ППП обработки для растровой и векторной графики.

ППП для обработки растровой графики предназначены для работы с фотографиями и включают в себя набор средств по кодированию фотоизображений в цифровую форму. Признанный лидер среди пакетов данного класса – Adobe Photoshop. Известны также пакеты Picture Publisher, Photo Works Plus. Все программы ориентированы на работу в среде Windows.

ППП для обработки векторной графики предназначены для профессиональной работы, связанной с художественной и технический иллюстрацией, с последующей цветной печатью (на рабочем месте дизайнеров, например). Они занимают промежуточное положение между пакетами для систем автоматизированного проектирования (САПР) и настольными издательскими системами (НИС). Пакеты данного класса обладают достаточно широким набором функциональных возможностей для осуществления сложной и точной обработки графических изображений и включают в себя (помимо инструментария для создания графических изображений) средства:

· выравнивания (по базовой линии и странице, по сетке, пересечению, ближайшей точке и т. п.);

· манипулирования объектами;

· обработки текста в части оформления и модификации

· параграфов, работы с различными шрифтами;

· импорта (экспорта) графических объектов (файлов) различных форматов;

· вывода на печать с соответствующей настройкой экранного образа на полиграфическое исполнение;

· настройки цвета.

Своеобразным стандартом среди пакетов этого класса является CorelDRAW. Можно также отметить Aldus Free Hand, Freelance Graphics.

ППП демонстрационной графики являются конструкторами графических образов деловой информации, призванными в наглядной и динамичной форме представлять результаты некоторого аналитического исследования. Работа с пакетами этого типа строится по следующей схеме: разработка общего плана представления, выбор шаблона для оформления элементов, формирование и импорт элементов, таких, как текст, графики, таблицы, диаграммы, звуковые эффекты и видеоклипы. Программы просты в работе и снабжены интерфейсом, почти не требующим дополнительного изучения. К наиболее популярным пакетам данного типа относятся PowerPoint, Harvard Graphics, WordPerfect Presentations, Freelance Graphics.

Организация межкомпьютерной связи

Назовём задачи, которые трудно или невозможно решить без организации информационной связи между различными компьютерами:

· перенос информации на большие расстояния (сотни, тысячи километров);

· совместное использование несколькими компьютерами дорогостоящих аппаратных, программных или информационных ресурсов – мощного процессора, ёмкого накопителя, высокопроизводительного лазерного принтера, баз данных, программного обеспечения и т.д.;

· совместная работа над большим проектом, когда исполнили должны всегда иметь последние (актуальные) копии общих данных во избежание путаницы, и т.д.

Есть три основных способа организации межкомпьютерной связи:

· объединение двух рядом расположенных компьютеров через их коммуникационные порты посредством специального кабеля;

· передача данных от одного компьютера к другому посредством модема с помощью проводных или беспроводных линий связи;

· объединение компьютеров в компьютерную сеть.

Часто при организации связи между двумя компьютерами за одним компьютером закрепляется роль поставщика ресурсов (программ, данных и т.д.), а за другим – роль пользователя этих ресурсов. В этом случае первый компьютер называется сервером, а второй — клиентом или рабочей станцией. Работать можно только на компьютере-клиенте под управлением специального программного обеспечения.

Сервер (англ. serve – обслуживать) – это высокопроизводительный компьютер с большим объёмом внешней памяти, который обеспечивает обслуживание других компьютеров путем управления распределением дорогостоящих ресурсов совместного пользования (программ, данных и периферийного оборудования).

Клиент (иначе, рабочая станция) – любой компьютер, имеющий доступ к услугам сервера.

Например, сервером может быть мощный компьютер, на котором размещается центральная база данных, а клиентом – обычный компьютер, программы которого по мере необходимости запрашивают данные с сервера. В некоторых случаях компьютер может быть одновременно и клиентом, и сервером. Это значит, что он может предоставлять свои ресурсы и хранимые данные другим компьютерам и одновременно использовать их ресурсы и данные.

Клиентом также называют прикладную программу, которая от имени пользователя получает услуги сервера. Соответственно, программное обеспечение, которое позволяет компьютеру предоставлять услуги другому компьютеру, называют сервером – так же, как и сам компьютер.

Для преодоления несовместимости интерфейсов отдельных компьютеров вырабатывают специальные стандарты, называемые протоколами коммуникации.

Протокол коммуникации – это согласованный набор конкретных правил обмена информацией между разными устройствами передачи данных. Имеются протоколы для скорости передачи, форматов данных, контроля ошибок и др.

Для работы с сетью необходимо наличие специального сетевого программного обеспечения, которое обеспечивает передачу данных в соответствии с заданным протоколом.

Протоколы коммуникации предписывают разбить весь объём передаваемых данных на пакеты – отдельные блоки фиксированного размера. Пакеты нумеруются, чтобы их затем можно было собрать в правильной последовательности. К данным, содержащимся в пакете, добавляется дополнительная информация примерно такого формата:

Контрольная сумма данных пакета содержит информацию, необходимую для контроля ошибок. Первый раз она вычисляется передающим компьютером. После того, как пакет будет передан, контрольная сумма повторно вычисляется принимающим компьютером. Если значения не совпадают, это означает, что данные пакета были повреждены при передаче. Такой пакет отбрасывается, и автоматически направляется запрос повторно передать пакет.

При установлении связи устройства обмениваются сигналами для согласования коммуникационных каналов и протоколов. Этот процесс называется подтверждением установления связи (англ. HandShake – рукопожатие).

Компьютерная сеть

Компьютерная сеть (англ. Computer NetWork, от net – сеть, и work – работа) – это система обмена информацией между компьютерами. Представляет собой совокупность трех компонент:

· сети передачи данных (включающей в себя каналы передачи данных и средства коммутации);

· компьютеров, взаимосвязанных сетью передачи данных;

· сетевого программного обеспечения.

Пользователи компьютерной сети получают возможность совместно использовать её программные, технические, информационные и организационные ресурсы.

Компьютерная сеть представляет собой совокупность узлов (компьютеров, рабочих станций и др.) и соединяющих их ветвей.